《热能与动力工程专业毕业论文300MW单元机组汽包水位控制系统分析设计与仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热能与动力工程专业毕业论文300MW单元机组汽包水位控制系统分析设计与仿真（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 摘 要锅炉给水控制系统是火力发电厂非常重要的控制子系统，稳定的汽包水位是汽包锅炉平安运行的重要指标。火电厂给水系统构成复杂，汽包水位受到机组负荷、汽包压力、温度、给水量等多项参数的影响：不同负荷阶段，给水设备不同，又需要采取不同的控制方式。目前使用的火电厂给水控制系统存在着各自的缺乏之处，往往难以满足火电机组复杂工况的要求。针对这些情况，为了保证汽包水位维持在要求值，本文首先分析了给水控制对象的动态特性，在此根底上设计出了采用汽动调速泵、电动调速泵、调节阀三者结合的汽包水位控制系统，低负荷时通过改变旁路调节阀的开度来调节给水量，用单冲量控制系统控制汽包水位；高负荷时通过改变给水泵转速改变给水
2、量，用串级三冲量控制系统控制汽包水位，保证对汽包水位蒸汽流量和给水流量的准确测量。给水调节阀、汽泵、电泵之间，单冲量系统和三冲量系统之间都能实现无扰切换，既能满足机组全程控制要求，又有良好的调节性能和运行经济性。关键词：锅炉给水控制；三冲量控制系统；单冲量控制系统The Design Of Boiler Feedwater Control System Of The 300MW Thermal Power UnitAbstractFeedwater Control System is one of the most important control system in a thermal P
3、ower plant . Stabilization of the drum level is one of essential parameter which indicated safe operation of the drum boiler. Drum level is affected by the unit load, press and temperature of the drum, feedwater flux and etc. Because of using different equipment at different stages, it should apply
4、different control methods. The effect of full range feed-water control system does not often be satisfied when power unit is in difficult situation because of its imperfect. In order to maintain the level of the drum water in requested value, Basing on analysis of feed-water character firstly, this
5、system adopts timing which is moved by steam and electromotion-timing pump and adjusting valve. It utilizes bypass valves to regulate the feed-water and uses single impulse to control the level of drum in lower load. At the high load condition, change the rotating speed of steam or electricity feed
6、water pumps to ensure the water level of the drum, using three impulse to control the level of drum .The level of steam and feed-water can be measured nicety. Non-disturbance switching can be realized among feed-water valves, steam and electricity driven pumps, single and three impulse. That not onl
7、y meet the requirements of the whole-course control of the unit, but also ensure the satisfactory regulating performance and operating economics. It also have nice regulate performance and circulating economy.Keywords: Boiler feed-water control; Three-element control system; Single-element control s
8、ystem目 录摘 要IABSTRACTII1绪论1116-821.2.2 ABB贝利公司全程给水系统设计方案9,1041.2.3 FOXBORO公司全程给水系统设计方案11-1352汽包锅炉给水控制系统81481582.3给水全程自动控制系统的要求15,3815-1792.4.1 给水量扰动下水位变化的动态特性102.4.2 蒸汽流量扰动下水位变化的动态特性102.4.3 炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性1115-18122.5.1 单冲量给水控制系统122.5.2 单级三冲量给水控制系统132.5.3 串级三冲量给水控制系统142.6 300MW机组全程给水自动控制系统的设计与分析151
9、52.6.1 信号测量156.2 给水控制系统结构162.6.3 系统工作原理162.6.4 控制过程中的跟踪与切换172.6.5 逻辑信号的形成18181818193 汽包水位控制系统的M ATLAB 仿真203. 1 控制系统的分析和整定203. 2 汽包水位控制系统Simulink 模型设计203. 3 汽包水位控制系统仿真21结论23参考文献24致 谢251绪论及其意义随着电力需求的增长，我国的火力发电开始向建设大容量、高参数的大型机组方向开展。扩大单机容量可使发电容量迅速增长以适应生产开展的需要，同时可使基建投资下降、设备费用降低、减少运行费用以及节约金属材料消耗。但是，火电机组越大
10、，其设备结构就越复杂，自动化程度要求也越高。我国最近几年新建的300MW，600MW火电机组根本上都采用国内外最先进的分散控制系统DCS，对全厂各个生产过程进行集中监视和分散控制。汽包水位是汽包锅炉非常重要的运行参数，同时它还是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志。汽包水位维持在一定允许范围内，是保证锅炉和汽轮机平安运行的必要条件。水位过高会影响汽水别离器的正常运行，蒸汽品质变坏，使过热器管壁和汽轮机叶片结垢。严重时会导致蒸汽带水，造成汽轮机水冲击而损坏设备。水位过低那么会破坏水循环，严重时将引起水冷壁管道变形爆裂1。因此，汽包水位控制一直受到很高的重视。另一方面，随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽
11、包的相对容积减小，负荷变化和其它扰动对水位的影响将相对增大。这必将加大水位控制难度，从而对水位控制系统提出了更高的要求。但是，由于给水系统的复杂性，真正能实现全程给水控制的火电机组还很少2。因此，对全程给水控制系统进行全面的学习和掌握，是本文的重点内容。全程给水控制在控制汽包水位满足要求过程中发挥着不可估量的作用，没有一个好的给水全程控制系统，不但不能满足水位控制的要求、降低经济效益，有时甚至会带来灾难性的后果。因此，对给水全程控制系统的研究，在电力生产过程中有着重大的作用。当前，电力行业正在进行“场网别离，竞价上网的市场改革，同时电网要求各大型机组的负荷能够接受电网调度直接遥调AGC，这些对
12、机组的运行提出了更高的要求。完善和优化全程给水控制无疑是一个非常具有现实意义的课题。锅炉给水控制系统的开展和现状现在随着单元机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中需要监视和控制的工程越来越多，因此，为了机组的平安和经济运行，必须实现锅炉给水从机组的启停到正常运行，又到停炉冷却全部过程均能实现自动控制。锅炉在不同负荷和参数时，给水被控对象的动态特性是不同的，低负荷时由于蒸汽参数低，负荷变化小，虚假水位现象不太严重，通常对维持水位恒定的要求又不高，因此，一般可采用给水调节阀调节汽包水位，给水泵维持给水差压相结合的控制方式和单冲量给水控制方式。在高负荷时，由于水位动态特性复杂，且汽包存在着严重
13、的“虚假水位现象，为了保证给水系统的平安可靠，高负荷时大多采用串级三冲量控制系统3-5。西门子公司全程给水系统设计方案6-8西门子公司设计的350MW机组全程给水控制系统分为给水启动调节阀控制系统和给水泵转速控制系统两局部。给水启动调节阀控制系统实际上就是给水压力控制系统，其工作原理简化方框图如下图。显然这是一个前馈反响控制系统。其作用是当锅炉启动及低负荷工况时，维持给水泵出口母管压力在平安工作范围，同时协助给水泵转速控制系统稳定汽包水位。它有如下几个特点： 给水压力测量信号是根据三台给水泵出口压力的最大值与给水母管压力经小选及一阶惯性环节滤波后的输出。这样设计的目的主要是为了在冷态启动和正常
14、运行以及热态启动时，给水泵都能平安工作。机组正常运行和冷态启动，主给水母管压力总是小于给水泵出口压力。所以此时启动阀控制系统的被调量为给水母管压力测量信号，启动调节阀开度的改变是为了维持给水母管压力等于其设定值。当机组处于热态启开工况时主给水母管压力大于给水泵口压力。此时，选择工作给水泵出口压力的最大值作为启动阀控制系统的被调量，这样在给水泵升压过程中，就可以使启动阀处于关闭状态，直到给水泵出口压力大于主给水母管压力时为止。从而保证给水泵在热态启动过程中平安运行： 为了保证锅炉正常供水及给水泵的平安运行，给水压力设定值是根据四个信号中的最大值所决定的。 该系统引入了给水泵转速控制偏差信号的微分
15、前馈。当给水泵转速偏差大，且该偏差变化速度也大时，说明实际水位低于设定值较多，应很快增加给水流量，此时，该前馈信号增大，使给水启动阀开大，以协助转速控制系统增加给水流量。 系统根据给水泵出口至省煤器入口之间差压值的大小，形成一个锅炉给水启动阀开度校正系数。该差压越大，说明给水流量越大，此时给水启动阀开度校正系数减小，启动调节阀控制系统的开环增益下降，给水启动调整阀门开度的动作快慢，是给水流量在满足要求的条件下尽可能稳定。给水泵转速控制系统实际上就是汽包水位控制系统。其工作原理示意图如图所示。该系统由单/三冲量信号形成及它们的切换回路、给水泵平安保护回路、给水泵出力同步回路及给水泵转速控制回路等组成。其控制特点是，在三冲量控制系统中引入了汽包压力的负微分前馈和蒸汽流量的微分前馈。运行过程中，蒸汽流量变动即机组负荷调整和炉膛热负荷干扰都会引起汽包压力的变化。假设负荷增加，汽包压力就会下降，其负微分前馈信号要求加大给水流量，蒸汽微分前馈也要求加大给水流量，以克服虚假水位对系统的影响。可见，该系统的设计方案与国内其他设计相比有其独特之处。但是，值得指出的是，如果炉膛热负荷增加时，汽包压力就会上升，其负微分前馈信号要求减少给水流量，是虚假水位降低，而降低的水位信号又会要求给水流量增加。这两个相反的控制信号作用到PI调解器上，如果参数整定不适宜，将使给水泵的转
